1.1有利于与世界先进水平保持同步目前世界上先进的地理信息系统理论和技术通常以英语，特别是国际主流GIS软件多为英文操作界面，开发和设计语言也多基于英语设计。我国国土资源科学领域内的土地信息获取、处理、分析、管理以及相关科学研究等领域均需要GIS技术与软件平台的支持和相应的国际交流合作。采用双语教学有利于减小因引进和翻译作品出现的时滞效应，尽可能在国土资源信息相关领域与世界保持同步[1]。
1.2提高学生国际化视野与就业竞争能力土地资源管理专业诸多课程包括地籍管理、土地利用规划、不动产价格评估等均需要GIS技术的支持。我国加入世贸组织后，土地及不动产信息技术服务机构的专业化与国际化发展趋势不断加快，一些著名的土地及不动产信息技术服务公司与学会也开始注重业务国际化合作与拓展[1-2]。用人单位对专业人才的需求更强调专业知识与外语应用能力的结合，开展地理信息系统双语教学在提高学生专业理论知识与实践技能的同时，也使学生进一步掌握外语应用能力，并提升了国际化视野与就业竞争能力。
1.3促进学生创新能力培养开展双语教学有利于提高学生英文文献阅读能力，引导学生直接查阅和引用国外原版著作，把握国际最新研究热点和趋势，激发学生从事科学研究的热情；提高学生英文版本地学软件平台的应用能力，为学生创新能力培养打下坚实的基础。
2地理信息系统双语教学的组织
经过多年的学科与专业建设，我校土地资源管理专业逐步形成了“以工为体、以管为用”的土地工程技术培养特色，在人才培养模式上特别强调学生的实践动手能力，并加强了地学信息采集、处理以及知识发现相关课程的理论与实践教学比重[1]。其中，地理信息系统领域共开设地理信息系统、高级GIS软件应用两门课程。同时在地籍测量、地理信息系统、土地利用规划课程实习中实施了链式实践教学模式，即在上述3门课程实习中尽量保持实习研究区域和软件平台的一致性，有效的提高了实践教学的效果。近年来江苏师范大学不断通过各种方式鼓励老师海外进修，进一步提高了师资队伍的整体水平，特别是促进了双语教学的师资力量建设工作。在此背景下，我们首先开设了地理信息系统的双语教学工作，并结合专业特色和学生特点制订了详细的教学方案。
2.1教学内容组织与安排考虑到土地资源管理专业学生毕业后用人单位的技能需求，重点加强了基本理论知识的教学，同时强调基本动手能力的培养（表1）。对于地理信息系统的深度应用教学，通过高级GIS软件应用课程实现。在上述两门课程结束后，通过地理信息系统综合实习进一步巩固学生的实践操作技能。
2.2教材选用和建设根据双语教学的特点，兼顾学生英语水平，以学生专业知识技能掌握要求为依据，我们选用美国爱达荷大学地理系张康聪（Kang-tsungChang）教授原著并陈健飞教授等译编的《地理信息系统导论》中文导读作为主要教学教材。该教材作为GIS入门的精品教材，具有通俗易懂、概念与实践并行的特点，一直受到世界相关专业师生与学者的欢迎[1]。在教学文件设计中，充分考虑到我校该专业学生的接受能力，以该教材为纲结合美国田纳西大学地理系教学课件基本内容进行了重新设计，实现在吸收国外最新教学成果的基础上提高教学效果的目的。实验课程材料编写中，改变以往以中文指导书为主体的做法，根据最新版本的GIS英文软件，修订完成英文为主体的实验指导书并添加了部分中文注释，实现了理论教学材料、实践教学材料以及GIS英文软件平台的一体化整合。在完成GIS基本实验的基础上，重点突出土地资源管理专业的GIS应用需求。如对于土地信息数据库的结构设计与数据处理、基于GIS的土地利用规划修编等内容均作为单独的实验内容加以安排。
2.3教学模式设计具体教学过程主要包括课前预习、课堂理论教学、课后作业、实验教学等环节。在课前预习中，首先教师提前对下一节课讲授的有关内容进行简单的介绍，明确教学内容的难点和重点，引导学生对讲授的英文章节进行提前阅读，熟悉涉及的专业术语和关键词。为后续课堂教学打好基础。课堂理论教学则从基本的概念入手，通过核心词汇逐步向词组以及语句扩展，提高学生的英语阅读与理解能力，加深对专业知识的把握。在讲解理论以及相关原理时，尽量通过实例教学的方式，结合土地资源管理专业应用需求，将抽象的概念和模型用简明的图、表以及实体表示。对于学生不易掌握的部分，通过英文介绍、中文解释的模式，加深学生的理解。此外，通过教师演示部分模型和概念在GIS软件平台中的应用和实现，使学生更加直观的认识和熟悉相关知识，促进对理论知识体系的理解和把握。以链式教学模式为指导设计实验教学环节，把数字测图实习、地籍测量与管理实习、地理信息系统实习、土地利用规划实习内容进行有机整合，尽量保持实习平台和实习数据的一致性，促进学生对专业实践技能的系统性认知和把握。数字测图实习和地籍测量与管理实习时均选用同一测区进行，并使用AutoCad平台和CASS环境开展实习工作；地理信息系统实习则使用ArcGIS平台并以前述两个实习环节数据为基础，要求学生完成数据编辑、入库、拓扑错误检查以及空间分析等工作；土地利用规划学实习以地理信息系统实习数据库成果为基础，仍然应用ArcGIS平台进行规划设计工作。注重采用最新版本的ArcGIS英文平台作为学生的实验软件，同时编写英文为主体的实验指导书。学生在实验环节应用英文软件平台，增强了学生学习地理信息系统英文专业词汇的主动性和自觉性，同时进一步强化学生记忆相关专业词汇。针对每堂课的重点布置课后作业。课后作业在辅助学生巩固所学知识的同时，也可检验学生的掌握知识水平和接受能力。针对个体差异、课堂接受能力较弱的学生，教师给予单独辅导。
3成效与问题
3.1成效
3.1.1学生实践技能有明显提升通过新版英文GIS软件平台和英文教材进行理论和实践教学工作，强化了理论与实践教学的有机整合，改变了过去利用中文教材和中文版本GIS软件教学中部分术语存在差别的问题，有利于学生及时掌握GIS软件的最新功能；链式实践教学模式的应用进一步提高了学生应用GIS软件平台解决相关专业问题的能力，学生实践技能有明显提升。
3.1.2英语学习兴趣和学习效果有所提高双语教学中理论与实践教学均以英文为主体开展，学生能够原汁原味的理解和掌握相关基本理论、方法和技能，实现GIS英文软件平台的无障碍应用，提高了学生运用英文进行专业交流学习能力，英语学习兴趣和学习效果均有所提高。
3.1.3教师整体水平和教学能力明显提高以双语教学改革为契机，结合学校师资海外培训支持政策，鼓励教师通过海外研修的方式提高自身业务水平和双语教学能力，教师教学的积极性大大提升。目前学院已有30%以上的教师具有1a及以上海外研修经历，教师学术水平和双语教学能力明显提高，提高了整体教学质量和水平。
3.2问题分析
3.2.1双语教师师资力量有限由于双语教学中采用英文原版教材，对教师的英文读写能力以及口语表达能力均有较高的要求。尽管我校该专业教师的博士化率达到70%以上，但是双语教学中能够取得明显效果的均为拥有较长时间（尤其1a以上）海外访学经历的教师，该部分教师所占比重目前依然较少，在进行双语课程教学师资安排时面临较大的困难。
3.2.2学生英语基础限制目前，我校学生英语水平具有词汇掌握能力相对较强、听说能力相对较差的特点，甚至阅读理解能力也需要加强。学生英文水平的参差不齐也导致教师难以把握双语教学的进度，导致部分学生能够接受，但也有部分学生反映学习难度较大，影响了整体教学效果。
3.2.3国外原版教材信息量相对较大，影响了学习积极性由于课程计划设置中教学时数主要根据教学的内容和难度确定，不能因学生学习英语提供更多的学时。而国外原版教材信息量较大、专业术语多，要求学生利用更多的课外时间来进行学习，这也会影响学生的学习积极性。
4对策与建议
4.1加大双语课程教学师资培养与引进力度采用引进与培养相结合的模式，重点引进具有海外学习背景的高水平人才充实到师资队伍中，同时通过访问交流、海外进修、双语课程海外培训等模式提高现有教师双语教学能力。逐步提高双语教学教师的比重。通过制定配套政策，在职称评聘、评奖评优等环节鼓励教师参与双语教学工作，提高积极性。
4.2针对学生英文水平不同，推行分层次教学模式打破以往传统的按年级组织课堂教学模式，在地理信息系统双语课程教学中推行完全学分制。通过开设不同英文水平的GIS双语课程，由学生根据自身英语能力选择确定，以便集中英文水平相当的学生开展双语教学，提高教学效果。
4.3进一步优化实践教学环节设计在链式实践教学模式的指导下，进一步研究土地资源管理专业地理信息系统的具体应用领域，对相关实践教学内容和重点进行科学优化，促使学生在掌握GIS基本理论和应用技能的基础上，强化面向土地资源领域的应用，促进双语教学中基础理论、基本技能与专业应用的有机结合。
4.4加强教学材料建设针对学生英文水平，制定有针对性的地理信息系统双语课程教学计划和大纲，通过采用国外原版教材结合课程教学计划要求，明确不同层次学生的学习目标。并有针对性的分层次编写教案、课件以及实验指导书，起到教学协调、相互促进的效果。
5结语
1引言
环境问题已成为当代人类普遍关注的问题。提供专业论文写作服务，包括写作毕业论文，写作硕士论文等高端论文服务，请联系：电话13795489978，qq357500023。随着经济的发展和城市化步伐的加快，人类生活过程中所产生的废弃物越来越多，其危害性也越来越大，城市废弃物污染问题已成为国际公认的十大环境问题之一。目前，我国大部分城市的废弃物管理水平较落后，既缺乏削减废弃物排放的激励措施，又缺乏对废弃物的收集/中转/运输/处理等全过程的科学规划和管理，导致废弃物处理过程中的资源浪费和二次污染。由于城市废弃物物流过程中具有的地理信息特点，本文将探讨GIS（GeographicInformationSystem--地理信息系统）技术在废弃物物流管理中的应用，并建立基于GIS的废弃物物流管理信息系统，这对于提高城市废弃物物流管理决策的科学性、可靠性和方便性具有十分重要的意义。
2城市废弃物物流的特殊性分析
2.1废弃物物流的含义目前在物流理论研究和实践活动中，人们更多地关注具有使用价值的物品如何合理地流动，对于不具有使用价值的废物的流动问题却很少关注。实际上，城市的物流活动是一个吐故纳新的过程。我国国标中对废弃物物流（WasteMaterialLogistics）的定义是指“将经济活动中失去原有使用价值的物品，根据实际需要进行收集、分类、加工、包装、搬运、储存等，并分送到专门处理场所时所形成的物品实体流动。”可见，废弃物物流也是一种物流过程，是消费领域的延伸。国外学者将资源、原材料经过生产转化成产品、并经流通而使用消费的过程，称为“动脉物流”；而将废弃物的产生、收集、搬运、处置及资源化的过程，称为“静脉物流”。因此，废弃物物流属于“静脉物流”。如图1就是这两种物流的循环示意图，图中实线部分连接起来的是动脉物流，虚线连接起来的部分是静脉物流。正像人体的动、静脉血管一样，“动脉物流”与“静脉物流”缺一不可，两者结合到一起，才能形成完整的物流活动[1]。
2.2城市废弃物物流的特殊性城市废弃物物流系统和其他物流系统一样具有运输、设施、库存、信息四大要素J但由于其特殊的自然属性和社会属性，所以和一般的物流系统相比具有显著的特点，主要表现在以下几个方面：
（1）城市废弃物在质量和数量上的高度不确定性。城市废弃物的组成成分因人们的生产活动、生活方式、消费习惯不同而变化。即使是同一个区域，在不同时期，其废弃物的数量和质量也有所不同。同时，经过收集并处理好的废弃物所面向的终端市场也不是非常明确的，这给城市废弃物物流系统的规划带来了很大困难。
（2）城市废弃物的组成状态复杂。一般物流系统中，流体的物态或是固体、或是液体，物态相对稳定。但是城市废弃物一般是固、液、气的混合体。因此，在废弃物的搬运和运输途中通常会产生一些散状物、粉尘和渗沥液，这会对城市的街道、垃圾中转站等造成污染。同时，某些废弃物具有较强的腐蚀性，这对城市废弃物物流系统收集、中转、运输的作业工艺及装备提出了特殊的要求。
（3）城市废弃物物流系统网络规划的特殊性。城市废弃物物流系统网络结构是一个收敛结构，也就是从许多源点到汇点的结构，即“多对一”、“多对少”的网络结构，而传统的物流系统模型通常考虑的是一个发散的网络结构，即从少数源点到达众多的汇点。这一差异导致废弃物物流网络规划的特殊性[2]。
（4）城市废弃物物流系统具有社会价值，但经济价值较低。虽然城市废弃物中一些成分可以回收再利用，但是从经济角度看，其整体经济价值较低。同一般物流系统相比，城市废弃物物流系统的目标具有多重性，其首要目标是满足城市环境保护及社会持续发展的需要，追求环境效益及社会效益的最大化，其次才兼顾经济效益。随着公众对生存、生活环境的日益关注，对城市废弃物处理问题的研究也受到越来越多的关注。废弃物的分类、收集、装卸、运输等物流过程，任一环节如果缺乏合理的规划和科学管理，都会给城市环境、交通运输等各方面带来很大的影响。虽然废弃物物流与一般物流系统存在着许多共同点和相似点，但是，由于废弃物物流在物流对象、目标和处理过程方面的特殊性，在进行废弃物物流系统规划时，不能将一般的物流系统模型简单套用，而是要对传统的设计模型和方法进行修改和拓展。
3地理信息系统在城市废弃物物流系统中的应用地理信息系统(GIS)是一项以计算机为基础的管理和研究空间数据的技术系统，是多学科交叉的产物
地理信息系统以地理空间数据库为基础，通过对地理数据的采集、输入、存储、检索、操作和分析，迅速地获取满足应用需要的信息，并以地图、图形或数据的形式输出[3]。在城市废弃物物流系统中，废弃物的产量和分布、收运设施、处理处置设施以及交通状况、区域功能等，都具有很强的空间分布特性。对城市废弃物物流进行设计、规划时，利用GIS强大的地理数据功能，能更方便地处理城市废弃物物流的收集、装卸、运送、储存等各环节的分析和规划，不仅可以实现城市废弃物物流系统管理区域的地图矢量化，还可以对系统中的废弃物收运路线选择、废弃物收运设施的选址、运输车辆的调度等进行有效的管理和决策分析[4]。随着地理信息系统的迅速发展，GIS技术越来越多地应用废弃物物流相关的问题，但一般只限于理论研究，真正得到实际应用的却很少。
4基于GIS的城市废弃物物流管理信息系统的体系结构及系统集成
4.1系统集成开发的基本思路系统选用ESRI推出的GIS组件MapObjects，同时应用VisualBasic6.0作为开发环境，实现基于GIS的城市废弃物物流管理信息系统的集成开发。其基本思路是先对采集的地理空间数据和物流信息数据集成；再在此基础上加入GIS组件对数据进行查询、分析和管理，然后应用VisualBasic6.0和MapObjects相结合，进行二次开发，将MapObjects引入到传统的物流管理信息平台中，进行无缝的系统集成，使得用户面对一个屏蔽了技术细节的操作方式简单、系统功能齐全的可视化界面。
4.2系统的体系结构城市废弃物物流管理信息系统所要处理的信息包括废弃物从产生、收集、暂存、加工、运输、中间加工利用与处理、直到最终处置的全过程的所有相关信息。根据废弃物物流系统的特征，本管理信息系统将由五大子系统组成，分别为电子地图子系统、数据采集子系统、数据管理子系统、数据分析预测子系统、网络规划决策子系统。
（1）电子地图子系统：系统的电子地图模块。其功能是对地图实现分层综合显示，以及无极缩放、任意漫游、直接选择定位等功能；还可以对地图进行地理编码，将数据库的数据与地图有机结合，实现对地图数据库的操作。
（2）数据采集子系统：系统的信息收集模块。通过采集某城市的基础地图（包括行政地图、等高线、交通地图等）、城市废弃物分布图（包括垃圾收集点、垃圾中转站、垃圾处理场所等）、收运车辆的属性数据（包括车辆的种类、型号、燃料种类、基本技术资料、驾驶员信息等）以及各种图形数据（包括垃圾收集点照片、中转站照片、填埋场照片等），来建立GIS的空间数据库。这样，就可以快速精确地查询、检索所需要的图层。
（3）数据管理子系统：系统的数据管理模块。具体包括数据输入输出、数据检索、数据更新和数据维护等功能，另外，还将为各级用户提供信息检索服务，实现包括地理信息在内的多种信息的管理、更新及维护。
（4）数据分析和预测子系统：系统的数据分析和预测模块。该模块将通过数据分析，并运用相关预测模型对未来废弃物处理情况进行预测，包括数据加工分析、信息预测等功能。
（5）网络规划决策子系统：这是针对废弃物物流系统特点而设立的模块，其功能是进行废弃物物流系统网络节点规划和收运车辆行车路径决策。
4.3系统的集成本系统是利用ESRI提供的建立在OCX（OLECustomControlsHOLE自定义控件）技术基础上的GIS功能控件MapObjects，以VisualBasic6.0为开发平台，直接将GIS功能嵌入其中，进行二者的集成开发。在本系统的集成开发中，最关键的技术是数据的集成。城市废弃物物流管理信息系统中的数据主要有空间数据和属性数据。因为空间数据是非结构化的、不定长的，而且施加于空间数据的操作需要通过MapObjects来实现，我们采用文件结合关系数据库管理方式，利用文件存储空间数据，而借助关系数据库管理系统（RDBMS）管理属性数据。在进行存储、显示、查询和分析时，由于空间数据和属性数据是分开存储管理的，所以需要通过地理编码来实现它们之间的关联。即为文件中的每个地理事物都分配一个唯一的地理编码，而在关系数据表结构中也对应有一个编码，这样数据表中的每条记录可以通过该编码确定与文件中对应地理事物的连接关系。本系统的集成开发结构按照数据流主要分为两大块。超级秘书网
（1）利用MapObjects控件显示电子地图数据，并对地图数据进行查询；
（2）利用ADO组件访问电子地图数据的原数据，通过对原数据的查询可以进一步查询地图数据的分类信息。
5结束语
本文将GIS应用系统开发的一般原理与城市废弃物物流系统具体实际相结合，首先分析了城市废弃物物流系统和GIS的特点并归纳了GIS应用于废弃物物流的主要问题；然后提出了基于GIS的城市废弃物物流管理信息系统的开发和集成的初步方案。当然，进一步来说，GPS定位和WebGIS的集成开发也是集成的关键，这也是我们下一步工作的重点所在。
[参考文献]
[1]章竟.绿色物流与废弃物物流[M].北京：中国物资出版社，2002.
[2]蔡临宁.物流系统规划--建模及实例分析[M].北京：机械工业出版社，2003.
关键词：地理信息系统电子商务物流客户关系管理
一、引言
随着Internet的不断普及，电子商务的迅猛发展，世界已进入信息时代,发展信息产业、建设信息高速公路和培养信息建设人才已经成为重要的发展战略。人们不仅需要利用互联网快速检索和交互使用各种社会经济、商务信息,同时越来越迫切需求将这些信息与地理信息有机地匹配和结合起来,以获得这些经济信息的空间分布及其相互关系。
地理信息系统作为一种以采集、贮存、管理、分析和描述整个与地理分布有关数据的空间信息系统,与人类生存、地区的发展和进步密切关联,在我国已受到愈来愈多的重视。
二、地理信息系统概述
地理信息系统(GeographicInformationSystem,GIS)是以地理空间数据为基础,按照地理特征的关联,将多方面的数据以不同层次联系起来,构成现实世界模型,并在此基础上采用模型分析方法,提供多种动态的地理信息,为辅助决策而建立起来的计算机技术系统。
1.GIS的特点
GIS具有其他信息管理系统所不可比拟的优点,其最大的特点就是具备对空间数据的管理功能。具体来讲包括如下几个方面:
(1)共同管理空间数据和属性数据：这是GIS最显著的特点之一。GIS不仅具有管理属性数据的功能,还能采集、管理、分析和输出多种地理空间信息,并且将属性数据集成到空间数据之上,不仅直观而且可实现两者互相查询。
(2)具备强大的空间分析能力：由于空间数据和属性数据的集成以及地理空间模型方法的应用,使GIS具备空间分析、多要素综合分析和动态预测等功能，能够满足地理研究和辅助决策。
(3)具有丰富的信息：GIS数据库中不仅包含丰富的地理信息，还包含与地理信息有关的其它信息，如人口分布、环境污染、区域经济情况、交通情况等。
2.GIS的发展
20世纪70年代后，由于计算机硬件和软件技术的飞速发展，促使GIS朝着实用方向迅速发展，一些发达国家先后建立了许多专业性的土地信息系统和地理信息系统。20世纪80年代，计算机技术的提高为GIS普及和推广应用提供了硬件基础，GIS软件的研制和开发也取得了很大成绩，涌现出一些有代表性的GIS软件，如Arc/Info、MGE、System9等。GIS的普及和推广应用又使得其理论研究不断完善，使GIS理论、方法和技术趋于成熟，开始有效地解决全球性的难题，例如全球沙漠化、全球可居住区的评价、厄尔尼诺现象、酸雨等问题。
我国GIS的起步较晚，到20世纪70年代末才提出开展GIS研究。进入20世纪80年代后迅速发展，在理论探索、规范探讨、实验技术、软件开发、系统建立、人才培养和区域性试验等方面都取得了突破和进展。1994年4月，我国专门成立了“中国GIS协会”,此后又成立了“中国GIS技术应用协会”,加强了国内各种GIS学术交流，研制推出了Geostar、Citystar、MapGIS等具有自主版权的GIS软件。
网络技术的出现，使得Internet成为GIS新的系统平台。利用互联网技术，在Web上空间数据，供用户浏览和使用，是GIS发展的必然趋势。与传统的GIS技术相比，WebGIS具有访问范围广、平立、系统维护升级方便等特点。
多媒体技术和三维技术也正在进入GIS中，以改善GIS的数据采集、数据处理以及成果表达与输出的效能，发挥声、像等多媒体的应用。目前，图形图像的立体显示己成功地融入数字摄影测量系统(DPS)中，DPS与GIS的集成和多媒体技术的应用将把我们感兴趣的东西变成一个虚拟实体，我们可以通过GIS的输出系统用视觉、听觉、触觉、嗅觉等来感知它。“数字地球”的概念必将成为现实。
随着GIS的深入发展，GIS系统与其它学科结合更加紧密，3S(地理信息系统GIS、遥感RS、全球定位系统GPS)或5S(前面3S加上数字摄影测量系统DPS、专家系统ES)的集成，使得测绘、遥感、制图、地理、管理和决策科学相互融合，成为快速而实时的空间信息分析和决策支持工具，使GIS广泛用于交通、城市规划、公安侦破、车船驾驶、农作物规划和科学耕种等。GIS己经涉及到社会科学、自然科学的许多领域，GIS必将发展成为集社会科学、自然科学于一体的全球性、综合性软科学。
三、GIS在电子商务中的应用
电子商务是在Internet开放的网络环境下,基于浏览器/服务器应用方式,实现消费者的网上购物、企业之间的网上交易和在线电子支付的一种新型的商业运营模式。互联网固有的特性既赋予了电子商务有别于传统商务无法比拟的优点，随着电子商务的应用和研究的深入，已经证明电子商务是必须以传统商务为基础，是不能脱离传统商务独立存在。
GIS虽然是地理学研究的成果,但它集地理学、计算机科学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、空间科学、信息科学和管理科学为一体,是多学科集成。这种集成使GIS能对各种信息进行加工、处理、融合和应用,为各种用户提供信息服务和管理决策依据。特别是目前WebGIS的发展能更好地适应电子商务的网络化需求。
1.在电子商务物流管理中的应用
电子商务离不开传统物流，GIS使传统流通企业在运作方式、技术、管理水平和经营理念上发生了根本性变化,使物流表现出许多新的特点,如信息化、自动化、网络化、智能化、柔性化。将GIS引入到电子商务下的物流管理中,符合GIS和电子商务的特点,也符合物流业的发展。
GIS具有强大的数据管理功能,所存储的信息不仅包括以往的属性和特征,还具有了统一的地理定位信息。因此能将各种信息进行复合和分解,形成空间和时间上连续分布的综合信息,支持各种分析和决策。这是其他信息系统所不具备的优势之一。
(1)交通路线的选择。在电子商务的物流管理中,涉及到物质实体的空间转移，运输和仓储站中成本的70%以上，因此交通运输方式及路线的选择问题直接影响物流成本的多少。这都属于空间信息的管理,这正是GIS数据管理的强项。在基于GIS的物流分析中,对于网络中最优路径的选择首先要确定影响最优路径选择的因素,如经验时间、几何距离、道路质量、拥挤程度等,采用层次分析法,确定每条道路的权值。物流分析中的路径可以分为这样三种情况:
①两个特定的地点之间的最佳路径；②一个地点到任意点之间,从一个地点到多个地点之间,车辆数量以及行驶路线选择；③网络中从多个地点运往多个地点的最优路径选择配对。
对于前两种情况都可以采用经典的Dijkstra算法实现。对于第三种情况,可以采用管理运筹学的运输模型结合Dijkstra算法实现,可以选用Floyd算法或是根据著名的旅行商问题(亦称货郎担问题)的解法求解。在求得最优路径的基础上,再根据现有车辆运行情况可确定车辆调配计划。
(2)机构设施地理位置的选择。对于供应商、配送中心、分销商和用户而言,需求和供给这两方面都存在着空间分布上的差异，此外供应商和分销商其服务范围和销售市场范围也具有一定的空间分布形式，因此物流设施的布局是电子商务下物流管理所必须面临的问题，其合理程度直接影响利润获取的多少。机构设施地理位置的选择包括位置的评价和优化。评价是对于现有设施的空间位置分布模式的评价,而优化是对于最佳位置的搜寻。地理位置的合理布局实质上就是在距离最小化和利润最大化两者之间寻求平衡点。现有的针对市场功能区域进行空间分析和模拟的模型很多,如Batty的裂点方程、Peily的零售重力模型、Tobler的价格场和作用风以及空间线性优化模型。
(3)车辆运输动态管理。全球卫星定位系统(GlobalPositionSystem,GPS)是20世纪产生的一项高科技系统。在物流领域，GPS能广泛地应用于各个环节，如用于汽车的定位、跟踪、调度，这样能极大地避免物流的延迟和错误运输的现象，货主可以随时对货物进行全过程的跟踪与定位管理。此外还能掌握空中交通以及铁路运输中有关货物的动态信息，增强了供应链的透明度和控制能力，提高了整个物流系统的效益和客户服务的水平。GIS能接收GPS数据，并将它们显示在电子地图上，这在很大程度上能帮助企业动态地进行物流管理。
2.数字城市——电子商务和运营平台
数字城市的核心是地理空间信息科学，地理空间信息科学的技术体系中最基础和基本的技术核心是“3S”技术及其集成。
数字城市是以空间信息为核心、以网络为支撑的城市信息管理与服务体系。数字城市建设的任务就是利用现代高科技手段，充分采集、整合和挖掘城市各种空间信息资源，建立面向政府、企业、社区和公众服务的信息平台、信息应用系统等。地理信息系统平台是数字城市建设的核心任务之一，它为城市发展和信息化建设提供统一的空间定位与基础信息公共平台，进而实现城市信息资源按照地理空间位置的整合和共享。
一个实用、可行的城市规划信息系统，不但可以满足规划管理部门的城市规划、城市建设、城市管理、辅助决策的要求，而且能够提供出行、购物、旅游、交通、教育、文化、娱乐、房产交易、证券交易等综合信息服务，是数字城市与大众的联系纽带。
地图信息服务是城市综合信息服务的一个重要部分，可以建立企业机构的各个地理位置数据库，为企业管理人员和客户灵活方便掌握企业机构的地理分布情况和相关资料，并在此平台的基础上提供企业门户网站向客户宣传介绍企业相关信息和业务，也可作为第三方企业单位的宣传和广告啊分布平台，起到提升企业形象的作用，为企业获取相关收益。
3.客户关系管理中的应用
GIS作为一种空间信息输入、处理、存储、管理、分析和输出的技术，其应用的核心在于空间现象、过程和规律的可视化分析，表面上GIS与客户关系管理（CRM）不相关，但实际上，GIS提供全方位的信息，历史的、现在的、空间的、属性的。通过这些可以获得客户资料以及与企业相关的综合数据,如用户的历史购买力、购买行为、年龄构成、地理分布;所在区域的交通状况、经济发展程度、消费水平等。从而帮助企业做出企业和客户的空间分布、物流、营销等方面的决策。与此相联系的是一系列通用数据库文件，它具有常用的状态信息，包括各种事件记录、资源调查、交通状况以及生产流通、存储与销售状况等内容。这些图形由许多彩色图形标志，如线段、圆圈组成，这些图形可与背景地图叠加，显示客户关系管理中有关区域的变量之间的分布特征，与此同时，还可以通过地理信息子系统，显示客户关系管理产品配送路线，区域商业环境等。GIS系统为整个系统提供了更为直观、形象的图形分析和管理工具。在此基础上,进行如消费趋势分析、销售力量分析、目标市场分析以及潜在客户分析等,为管理者提供决策支持。
组件式GIS软件，使GIS应用可视直接嵌入到CRM系统中，实现无缝集成；采用关系数据库，将GIS数据于CRM数据统一存储和管理。随着InternetGIS技术的发展，GIS在CRM中的应用更加广阔。
四、结束语
地理信息系统与电子商务历史上是独立并分开发展的不同系统,但是在当今信息化、网络化的时代,各种信息技术的整合是大势所趋。无论从技术特征上、体系结构上、操作的可行性上来讲,它们的结合都是切实可行的,而且是有价值的。将GIS技术引入到电子商务的物流管理、客户关系管理,不仅开拓了GIS的应用领域,同时也促进电子商务自身的发展。
参考文献:
[1]张铎:电子商务与物流[M].北京清华大学出版社,2000.1
[2]陈述彭鲁学军周成虎:地理信息系统导论[M].北京科学教育出版社,2000.1
[3]陈倬李根洪:数字城市地理空间基础框架建设的初步研究[A].成都地图出版社2002
关键词基础地理信息系统
1引言
随着电子技术、计算机技术及现代测绘技术的发展，GPS技术给传统的大地测量技术带来了革命性的变化。数字摄影测量技术使传统的航测技术产生了根本的变革。以GIS、GPS、RS为代表的3S的技术给测绘业带来了前所未有的机遇和挑战。国家测绘局以发展数字化测绘技术为起点，以推广3S技术应用为龙头，先后在四川、北京、黑龙江、陕西、湖北、广东、海南等地建立七个数字化测绘技术生产示范基地，并将发展地理信息产业确定为测绘行业的发展方向和归宿，1995年底，国家基础地理信息中心正式成立，同时在原来技术工作的基础上，开始筹建国家基础地理信息系统。
广西地区的GIS技术应用属全国较早的省份之一，北海市规划局、北海市土地局、南宁市土地局、柳州市规划局等均已建立或正在建设自己的地理信息系统。在测绘系统，3S技术应用起步虽然较晚，但经过各方面的共同努力，进步很快。以广西测绘局为代表的数字化测绘生产技术已基本形成生产规模，GPS应用技术已比较成熟，广西综合区情地理信息系统建设工作进展顺利，其它专题GIS技术开发与应用正在起步，数字摄影测量技术将在今后几年的1：5万、1：1万地形图更新建库工作中得到广泛应用。
测绘技术的发展，给测绘管理工作提出了新的课题。测绘行业管理、技术管理、生产管理、测绘产品（成果、资料）管理及对外提供服务等，无论从哪方面来说，传统的管理方法均不能满足现代技术发展的需要。形势的发展对基础地理信息提出了迫切要求[liu1][1]。利用计算机技术、网络技术、办公自动化技术及GIS技术，建设广西基础地理信息系统，必须提到议事日程。本文就有关问题提出作者的初步见解，以期抛砖引玉，引起讨论，推动此项工作的健康而又快速地发展。
2广西基础地理信息系统的构成
一个省级的基础地理信息系统不是简单的计算机软硬件系统，而是基础测绘管理工作的重要内容，必须有相应的行政管理体系与技术标准体系与之配套。因此，广西基础地理信息系统主要由计算机硬件及网络环境、软件环境、技术标准体系、管理体系、数据库等构成。
2.1计算机硬件及网络环境
广西基础地理信息系统将以广西基础地理信息中心作为网络中心，其它各测绘院、机关、测绘管理处、质量检查站等为网络节点，构成一个C/S网络结构。硬件以微机为主，网络中心使用部分服务器及工作站，设备包括绘图仪、扫描仪、打印机、光盘机、磁带机、数字化仪等。
2.2软件环境
系统软件采用技术成熟、应用广泛的软件，如UNIX、WINDOS95、WINDOWSNT及数据库管理软件。基础软件平台应选择国产软件，这对于将来的应用开发、数据安全及促进我国地理信息产业的发展均具有重要意义；在目前国产软件暂时不能满足要求的情况下，可先使用成熟的商业软件（如ARC/INFO,GENAMAP等），但需要保证数据将来能移植到国产软件平台。应用软件（数据采集、数据处理软件、图形图像处理等）宜采用成熟的国产化软件，如武汉测绘科技大学的数字摄影测量系统Virtuozo及测量平差软件包、中国测绘科学研究院的微机数字摄影测量系统、国产矢量化软件GEOSCAN、MAPVECTOR等；部分应用软件自己开发，但要避免低水平的重复开发现象。
2.3技术标准体系
系统应具有统一完整的技术体系，如数据采集标准、数据交换标准、数据建库标准、数据质量检查与控制标准、数据更新标准、数据使用标准等。技术标准应采用相应的国家标准和行业标准，当没有国标和行标时，可按国标和行标的建标指导原则建立自己的标准。此外，还应有一批训练有素的技术干部作为系统的支撑。
2.4管理体系
严格地说，广西基础地理信息系统是为满足现代基础测绘管理需要而建立的一套现代化的测绘管理系统，因此必须根据现代计算机网络及办公自动化的特点，建立一套新的管理体系，包括测绘行业管理、生产管理、质量管理、技术管理、成果管理、数据安全管理、数据版权管理等。
2.5数据库
数据库是系统的核心。广西基础地理信息系统的数据库部分包括：
管理数据库：行政办公、人事档案管理、财务管理、测绘行业管理、质量监督管理、测绘生产管理、技术管理等数据。
技术数据库：所有的技术标准、设计书、技术文档说明等。
1/25万数据库：是全国1/25万数据库的分库，包括地形、地名、数字高程模型、景观影象四个部分。
1/5万数据库。
1/1万数据库及基础数字地面高程模型。
1/5千数据库（重点地区）。
数字正射影像库。
大地测量成果数据库。
地名数据库。
境界数据库：包括国界、省界、地区界、市界、县界、乡界、村界、屯界等。
其它专题数据库：如综合区情地理信息系统(9202)专题等。
3广西基础地理信息系统的建设方针
广西基础地理信息系统的建设拟本着“总体设计、急用优先、重点优先、成熟优先、分步实施”的方针，综合利用地理信息系统（GIS）技术、办公信息系统（OIS）技术、计算机网络技术以及多媒体技术等技术手段，进行系统建设。同时，系统的建设要高起点并切合实际，以保证系统有较长的生命周期及良好的可扩展性。因此，该系统建设强调以下三个原则：
3.1实用性
确立以满足现代测绘管理工作为主要目标的思路。从实际出发，以解决实际应用问题为主，这样容易见效益，也使得系统自身能获得滚动发展和不断完善、扩充、更新的能力。
3.2先进性
当前，国内外地理信息系统技术应用已取得了一定的经验，因此，本系统的建设在技术方案、系统设计、运行管理等方面应具有一定的先进性，系统的开发建设应采用软件工程学所倡导的开发模式及最新的理论、技术和方法，系统的设计应采用可视化技术、数据流与控制流集成化、软件功能部件化等最新分析设计方法，同时，考虑到系统的发展完善，系统的软硬件配置将具有一定时期的先进性；另外对系统的运行管理要有较高的要求，以保证系统具有一定的先进性和较长的生命周期。
3.3可扩展性
根据客观情况，广西基础地理信息系统的建设将是一个不断完善、逐步提高的长期发展过程，这样就要求系统具有较强的可扩展性。
事实上，广西基础地理信息系统的建设已经有了一定的基础：广西测绘局全局的数字化测绘生产已基本形成规模，计算机的使用已比较普遍，局属各单位基本上都建立了自己的局域网，各级领导对此已有一定的认识，1996年成立的广西基础地理信息中心已经从整体上考虑这方面的有关问题。只要领导重视，各方面共同努力，此项工作会取得较快的进展。
4须重点考虑的几个问题
广西基础地理信息系统的建设，在技术方面已基本成熟，只要遵循上述提出的“总体设计、急用优先、重点优先、成熟优先、分步实施”的建设方针，系统建设工作可顺利开展。在实施过程中，须重点考虑如下几个主要问题：
4.1经费投入问题
系统建设需要大量的经费投入。一方面，广西基础地理信息系统属于基础测绘项目，部分经费可从基础测绘经费中投入。另一方面，系统建设工作属科研项目，应投入部分科研经费。部分专题数据库建库经费可从专题经费中解决（如9202工程）。类似如地名数据库、境界数据库这样的专题建设费用可联合其它有关部门共同解决。
4.2管理问题
现代技术发展给测绘管理工作提出的挑战是不可避免的，与其被动地接受，不如主动地迎接。广西基础地理信息系统的建设，必定给测绘局乃至测绘系统的行政管理、生产、质量管理、测绘成果管理等带来重大变化。如测绘成果提供方式由现在的模拟产品方式向数字化产品方式过渡，再如数字摄影测量技术将使现在航测生产方法彻底改变，在相当长的一段时期内，模拟测绘产品与数字化测绘产品并存等等，其中有一系列问题需要研究和探讨。
4.3人才问题
技术的发展和应用离不开高素质的技术人才。测绘行业过去一段时期人才流失比较严重。新技术的发展与应用一方面可锻炼和培养人才，另一方面可吸引人才，给技术人才以用武之地。
4.4数据版权问题
模拟的测绘产品版权问题较好解决。受法律不健全、法制观念淡薄等客观条件的影响，数字化测绘产品的版权问题亟待解决，因为数字化产品一经提供，可以轻而易举地进行复制。要解决这个问题，除了法律外，还需要制定一系列的管理规章制度，如“权威数据审查制度”，当项目设计者提交设计成果时，同时应提交所使用的基础数据的来源证明，以限制数据的非法使用。
摘要从结构功能上分析了地理信息系统的概念及主要研究内容，并且对当前地理信息系统研究中的几个热点研究领域，如面向对象技术、三维技术、图象处理和人工智能技术等作了简要介绍.关键词地理信息系统，计算机系统，空间数据库.以计算机为核心的信息处理系统技术是二次世界大战后科技革命的主要标志之一.在信息的诸多类型中与空间相关的信息是十分重要的一类.人类生存的地球这个三维空间中的万物无不与空间位置相关，如何利用计算机处理空间相关信息是地理信息系统(geographicinformationsystem，简称GIS)产生和发展的原动力.GIS技术在国防、城市规划、交通运输、环境监测和保护等与国民经济乃至国家命脉相关的重要领域的成功应用，极大地推动了社会生产力的发展，同时，也极大地刺激了GIS技术的迅速发展，使之成为世界各国激烈竞争的高科技热点之一［1］.国家科委将其列入九五重中之重科技攻关项目.MAPGIS，VIEWGIS，CITYSTAR，GEOSTAR等一批优秀国产GIS软件已经开始在许多领域得到广泛应用，成为国内GIS市场一支不可忽视的力量.本文将侧重从GIS技术的角度讨论GIS的定义、研究内容及研究动态.1.GIS的定义和研究内容1.1GIS的定义GIS是计算机科学、地理学、测量学、地图学等多门学科综合的技术.要给出GIS的准确定义是困难的，因为GIS涉及的面太广，站在不同的角度，给出的定义就不同.通常可以从4种不同的途径来定义GIS［2］.(1)面向功能的定义.GIS是采集、存储、检查、操作、分析和显示地理数据的系统.(2)面向应用的定义.这种方式根据GIS应用领域的不同，将GIS分为各类应用系统，例如土地信息系统、城市信息系统、规划信息系统、空间决策支持系统等.(3)工具箱定义方式.GIS是一组用来采集、存储、查询、变换和显示空间数据的工具的集合.这种定义强调GIS提供的用于处理地理数据的工具.(4)基于数据库的定义.GIS是这样一类数据库系统，它的数据有空间次序，并且提供一个对数据进行操作的操作集合，用来回答对数据库中空间实体的查询.我们认为，虽然GIS是一门多学科综合的边缘学科，但其核心是计算机科学，基本技术是数据库、地图可视化及空间分析(见图1)；因此，可以这样定义：GIS是处理地理数据的输入、输出、管理、查询、分析和辅助决策的计算机系统.虽然GIS使用了地图、可视化、数据库等技术，但与CAD系统、计算机地图系统、数据库系统等均有很大的区别.CAD系统提供交互式的图形处理功能，以辅助象建筑、VLSI等人造对象的设计，其主要特点是设计者与计算机模型的交互.目前许多CAD开始支持对象的非图形性质，而GIS处理的数据大多来自现实世界，较之CAD的人造对象更为复杂，数据量更大.另外，CAD中的拓扑关系较为简单.更重要的是，GIS强调对空间数据的分析，CAD这方面的功能要弱得多.计算机地图系统侧重于数据查询、分类及自动符号化，具有辅助设计地图和产生高质量矢量形式的输出机制.它强调数据显示而不是数据分析，地理数据往往缺少拓扑关系；另外，它与数据库的联系通常是一些简单的查询.数据库系统是各种类型信息系统的核心.通用数据库侧重非图形数据的优化存储与查询，其图形查询与显示功能极为有限，其数据分析功能也很有限.然而，数据库的一些基本技术，如数据模型、数据存储、数据检索等，都在GIS中广泛采用，成为GIS的核心技术.由此可见，GIS已经形成了一个独立的、具有鲜明特色的研究领域.GIS的研究内容很广泛，下面我们从输入、存储、操作和分析、输出4个方面来讨论GIS的研究内容.1.2GIS的研究内容(1)输入.地理数据如何有效地输入到GIS中是一项琐碎、费时、代价昂贵的任务，大多数的地理数据是从低质地图输入GIS.常用的方法是数字化和扫描.数字化的主要问题是低效率和高代价；扫描输入则面临另一个问题，扫描得到的栅格数据如何变换成GIS数据库通常要求的点、线、面、拓扑关系属性等形式.就这一领域目前的研究进展而言，全自动的智能地图识别短期内没有实现的可能；因而，交互式的地图识别是矢量化方法的一种较为现实的途径.市场上已有多种交互式矢量化软件出售.目前GIS的输入正在越来越多地借助非地图形式，遥感就是其中的一种形式.遥感数据已经成为GIS的重要数据来源.与地图数据不同的是，遥感数据输入到GIS较为容易，但如果通过对遥感图象的解释来采集和编译地理信息则是一件较为困难的事情；因此，GIS中开始大量融入图象处理技术，许多成熟的GIS产品，如MAPGIS中都具有功能齐全的图象处理子系统.地理数据采集的另一项主要进展是GPS技术.GPS可以准确、快速地定位在地球表面的任何地点，因而，除了作为原始地理信息的来源外，GPS在飞行器跟踪、紧急事件处理、环境和资源监测、管理等方面有着很大的潜力.(2)存储.GIS中的数据分为栅格数据和矢量数据两大类，如何在计算机中有效存储和管理这两类数据是GIS的基本问题.在计算机高速发展的今天，尽管微机的硬盘容量已达到GB级，但计算机的存储器对灵活、高效地处理地图这类对象仍是不够的.GIS的数据存储却有其独特之处.大多数的GIS系统中采用了分层技术，即根据地图的某些特征，把它分成若干层，整张地图是所有层叠加的结果.在与用户的交换过程中只处理涉及到的层，而不是整幅地图，因而能够对用户的要求作出快速反应.地理数据存储是GIS中最低层和最基本的技术，它直接影响到其他高层功能的实现效率，从而影响整个GIS的性能.基于微机平台的MAPGIS能够快速、高效地处理多达上万幅的海量地图库，这不仅在国产GIS软件中处于领先地位，即使与国外同类产品相比仍是其中佼佼者，这与MAPGIS较好地解决了地理数据的存储问题密切相关.(3)地理数据的操作和分析.GIS中对数据的操作提供了对地理数据有效管理的手段.对图形数据(点、线、面)和属性数据的增加、删除、修改等基本操作大多可借鉴CAD和通用数据库中的成熟技术；有所不同的是GIS中图形数据与属性数据紧密结合在一起，形成对地物的描述，对其中一类数据的操作势必影响到与之相关的另一类数据，因而操作带来的数据一致性和操作效率问题是GIS数据操作的主要问题.地理数据的分析功能，即空间分析，是GIS得以广泛应用的重要原因之一.通过GIS提供的空间分析功能，用户可以从已知的地理数据中得出隐含的重要结论，这对于许多应用领域是至关重要的.GIS的空间分析分为两大类：矢量数据空间分析和栅格数据空间分析.矢量数据空间分析通常包括：空间数据查询和属性分析，多边形的重新分类、边界消除与合并，点线、点与多边形、线与多边形、多边形与多边形的叠加，缓冲区分析，网络分析，面运算，目标集统计分析.栅格数据空间分析功能通常包括：记录分析、叠加分析、滤波分析、扩展领域操作、区域操作、统计分析.(4)输出.将用户查询的结果或是数据分析的结果以合适的形式输出是GIS问题求解过程的最后一道工序.输出形式通常有两种：在计算机屏幕上显示或通过绘图仪输出.对于一些对输出精度要求较高的应用领域，高质量的输出功能对GIS是必不可少的.这方面的技术主要包括：数据校正、编辑、图形整饰、误差消除、坐标变换、出版印刷等.2地理信息系统的发展动态近年来地理信息系统技术发展迅速，其主要的原动力来自日益广泛的应用领域对地理信息系统不断提高的要求.另一方面，计算机科学的飞速发展为地理信息系统提供了先进的工具和手段，许多计算机领域的新技术，如面向对象技术、三维技术、图象处理和人工智能技术都可直接应用到地理信息系统中［3］.下面我们对当前地理信息系统研究中的几个热点研究领域作一介绍.2.1GIS中面向对象(objectoriented)技术研究面向对象方法为人们在计算机上直接描述物理世界提供了一条适合于人类思维模式的方法，面向对象的技术在GIS中的应用，即面向对象的GIS，已成为GIS的发展方向.这是因为空间信息较之传统数据库处理的一维信息更为复杂、琐碎，面向对象的方法为描述复杂的空间信息提供了一条直观、结构清晰、组织有序的方法，因而倍受重视［4］.图2展示了面向对象的GIS的一般结构.面向对象的GIS较之传统GIS有下列优点：(1)所有的地物以对象形式封装，而不是以复杂的关系形式存储，使系统组织结构良好、清晰；(2)以对象为基础，消除了分层的概念；(3)面向对象的分类结构和组装结构使GIS可以直接定义和处理复杂的地物类型；(4)根据面向对象late_binding(后编译）的思想，用户可以在现有抽象数据类型和空间操作箱上定义自己所需的数据类型和空间操作方法，增强系统的开发性和可扩充性；(5)基于icon的面向对象的用户界面，便于用户操作和使用.SmallworldGIS是目前面向对象GIS中最为典型的代表.一些传统的GIS也开始部分采用面向对象的技术，如ARC/INFO7.0,Intergraph的TIGRIS,SYSTEM9,FACET系统等.面向对象的GIS也存在一些尚待进一步研究的问题：(1)大对象的操作仍受硬件条件的限制；(2)对象的独立性与颗粒度问题；(3)矢量和栅格数据统一的、支持动态拓扑结构和复合对象表示的面向对象的数据结构问题.2.2时空系统(spatio_temporalsystem)传统的地理信息系统只考虑地物的空间特性，忽略了其时间特性.在许多应用领域中，如环境监测、地震救援、天气预报等，空间对象是随时间变化的，而这种动态变化的规律在求解过程中起着十分重要的作用.过去GIS忽略时态主要是受器件的限制，也有技术方面的原因.近年来，对GIS中时态特性的研究变得十分活跃，即所谓“时空系统”［5］.地物除了具有三维空间中的空间性质外，如何刻画时间维的变化也十分重要.通常把GIS的时间维分成处理时间维(transactiontimedimension)和有效时间维(validtimedimension).处理时间又称数据库时间或系统时间，它指在GIS中处理发生的时间.有效时间亦称事件时间或实际时间，它指在实际应用领域事件出现的时间.根据处理时间和有效时间的划分，可以把时空系统分为4类：静态时空系统(staticSTsystem)、历史时态系统(historicalSTsystem)、回溯时态系统(rollbackSTsystem)和双时态系统(bitemporalSTsystem).(1)静态时空系统.它既不支持处理时间，也不支持有效时间，系统只保留应用领域的一种状态，比如当前状态.(2)历史时态系统.它只支持有效时间，这种系统适用于事件实际发生的历史对问题求解十分重要的应用领域.(3)回溯时态系统.它只支持处理时间，这种系统适用于信息系统的历史对问题求解十分重要的应用领域.(4)双时态系统.它同时支持处理时间和有效时间.处理时间记录了信息系统的历史，有效时间记录了事件发生的历史.时空系统主要研究时空模型，时空数据的表示、存储、操作、查询和时空分析.目前比较流行的作法是在现有数据模型基础上扩充，如在关系模型的元组中加入时间，在对象模型中引入时间属性.在这种扩充的基础上如何解决从表示到分析的一系列问题仍有待进一步研究.2.3地理信息建模系统(geographicinformationmodellingsystem，简称GIMS)通用GIS的空间分析功能对于大多数的应用问题是远远不够的，因为这些领域都有自己独特的专用模型，目前通用的GIS大多通过提供进行二次开发的工具和环境来解决这一问题.如ARC/INFO提供的进行二次开发的宏语言AML.二次开发工具的一个主要问题是它对于普通用户而言过于困难.而GIS成功应用于专门领域的关键在于支持建立该领域特有的空间分析模型.GIS应当支持面向用户的空间分析模型的定义、生成和检验的环境，支持与用户交互式的基于GIS的分析、建模和决策.这种GIS系统又称为地理信息建模系统.GIMS是目前GIS研究的热点问题之一.目前实现通用GIS空间分析功能与各种领域专用模型的结合主要有两种途径.(1)松散耦合式.即除GIS外，借助其他软件环境实现专用模型，其与GIS之间采用数据通讯的方式联系.(2)嵌入式.即在GIS中借助GIS的通用功能来实现应用领域的专用分析模型.上述两种方式总体上对用户定义自己的专用模型的支持程度都是不够的.目前的GIS离支持实现数据集定义、模型定义、模型生成和模型检验的全过程仍有相当大的距离.GIMS的研究有几个值得注意的动向.(1)面向对象在GIS中的应用.面向对象技术用对象(实体属性和操作的封装)、对象类结构(分类和组装结构)、对象间的通讯来描述客观世界，为描述复杂的三维空间提供了一条结构化的途径.这种技术本身就为模型的定义和表示提供了有效的手段，因而在面向对象GIS基础上研究面向对象的模型定义、生成和检验，应当比在传统GIS上用传统方法要容易得多.(2)基于icon的用户建模界面.建模过程中的对象和空间分析操作均以icon形式展示给用户，用户亦可自定义icon.用户在对icon的定义、选择和操作中完成模型的定义和检验.这种方法较之AML这类宏语言要方便和直观得多.(3)GIS与其他的模型和知识库的结合.这是许多应用领域面临的一个非常实际的问题，即存在GIS之外的模型和知识库如何与GIS耦合成一个有机整体.2.4三维GIS的研究三维GIS是许多应用领域对GIS的基本要求.目前的GIS大多提供了一些较为简单的三维显示和操作功能，但这与真三维表示和分析还有很大差距.真正的三维GIS必须支持真三维的矢量和栅格数据模型及以此为基础的三维空间数据库，解决了三维空间操作和分析问题.主要研究的方向包括：(1)三维数据结构的研究，主要包括数据的有效存储、数据状态的表示和数据的可视化；(2)三维数据的生成和管理；(3)地理数据的三维显示，主要包括三维数据的操作，表面处理，栅格图象、全息图象显示，层次处理等.3结语地理信息系统近年发展迅速，其内涵和外延正在不断变化.最初的地理信息系统都是一些具体的应用系统，充其量只能称之为一门技术.现在已发展成一个独立的、充满活力的新兴学科，这已经为大家所公认.地球信息科学从理论上讲是解决地球信息问题，它的范围包括从卫星航空遥感或全球定位系统(GPS)接受信息，变换和校正后进入空间数据库：数据库中的地理信息可以方便地检索、查询，在此数据库和相关知识库的基础上能够定义和生成各种领域专用模型，如城市规划模型、灾害评价模型等；运用这些模型对地理数据进行有效分析，并把分析结果或是决策咨询建议以直观、清晰的形式输出.这一范围包括了计算机科学、地图学、航测、遥感等多种学科的交叉.总之，由于地理信息在人类生活和国民经济中的重要作用，地理信息系统在未来的几十年中将保持高速发展的势头，成为高科技领域的核心技术.参考文献1CoppockJT,RhindDW.ThehistoryofGIS,geographicinformationsystem.London:LongmanInc,1991.21～392MaguireDJ.AnoverviewanddefinitionofGIS,geographicinformationsystem.London:LongmanInc,1991.9～193EgenhoferMJ,HerringJR.Advancesinspatialdatabases.In:Proceedingsof4thIntSymposiumonSSD''''95.［s.l.］:SpringerInc,1995.4张家庆，张军.九十年代GIS软件系统设计的思考.测绘学报，1994,23(2):127～1345WachowiczM,HealeyRC.TowardtemporalityinGIS,innovationinGIS.London:Taylor&FrancisLtd,1994.105～115
摘要从结构功能上分析了地理信息系统的概念及主要研究内容，并且对当前地理信息系统研究中的几个热点研究领域，如面向对象技术、三维技术、图象处理和人工智能技术等作了简要介绍.关键词地理信息系统，计算机系统，空间数据库.以计算机为核心的信息处理系统技术是二次世界大战后科技革命的主要标志之一.在信息的诸多类型中与空间相关的信息是十分重要的一类.人类生存的地球这个三维空间中的万物无不与空间位置相关，如何利用计算机处理空间相关信息是地理信息系统(geographicinformationsystem，简称GIS)产生和发展的原动力.GIS技术在国防、城市规划、交通运输、环境监测和保护等与国民经济乃至国家命脉相关的重要领域的成功应用，极大地推动了社会生产力的发展，同时，也极大地刺激了GIS技术的迅速发展，使之成为世界各国激烈竞争的高科技热点之一［1］.国家科委将其列入九五重中之重科技攻关项目.MAPGIS，VIEWGIS，CITYSTAR，GEOSTAR等一批优秀国产GIS软件已经开始在许多领域得到广泛应用，成为国内GIS市场一支不可忽视的力量.本文将侧重从GIS技术的角度讨论GIS的定义、研究内容及研究动态.1.GIS的定义和研究内容1.1GIS的定义GIS是计算机科学、地理学、测量学、地图学等多门学科综合的技术.要给出GIS的准确定义是困难的，因为GIS涉及的面太广，站在不同的角度，给出的定义就不同.通常可以从4种不同的途径来定义GIS［2］.(1)面向功能的定义.GIS是采集、存储、检查、操作、分析和显示地理数据的系统.(2)面向应用的定义.这种方式根据GIS应用领域的不同，将GIS分为各类应用系统，例如土地信息系统、城市信息系统、规划信息系统、空间决策支持系统等.(3)工具箱定义方式.GIS是一组用来采集、存储、查询、变换和显示空间数据的工具的集合.这种定义强调GIS提供的用于处理地理数据的工具.(4)基于数据库的定义.GIS是这样一类数据库系统，它的数据有空间次序，并且提供一个对数据进行操作的操作集合，用来回答对数据库中空间实体的查询.我们认为，虽然GIS是一门多学科综合的边缘学科，但其核心是计算机科学，基本技术是数据库、地图可视化及空间分析(见图1)；因此，可以这样定义：GIS是处理地理数据的输入、输出、管理、查询、分析和辅助决策的计算机系统.虽然GIS使用了地图、可视化、数据库等技术，但与CAD系统、计算机地图系统、数据库系统等均有很大的区别.CAD系统提供交互式的图形处理功能，以辅助象建筑、VLSI等人造对象的设计，其主要特点是设计者与计算机模型的交互.目前许多CAD开始支持对象的非图形性质，而GIS处理的数据大多来自现实世界，较之CAD的人造对象更为复杂，数据量更大.另外，CAD中的拓扑关系较为简单.更重要的是，GIS强调对空间数据的分析，CAD这方面的功能要弱得多.计算机地图系统侧重于数据查询、分类及自动符号化，具有辅助设计地图和产生高质量矢量形式的输出机制.它强调数据显示而不是数据分析，地理数据往往缺少拓扑关系；另外，它与数据库的联系通常是一些简单的查询.数据库系统是各种类型信息系统的核心.通用数据库侧重非图形数据的优化存储与查询，其图形查询与显示功能极为有限，其数据分析功能也很有限.然而，数据库的一些基本技术，如数据模型、数据存储、数据检索等，都在GIS中广泛采用，成为GIS的核心技术.由此可见，GIS已经形成了一个独立的、具有鲜明特色的研究领域.GIS的研究内容很广泛，下面我们从输入、存储、操作和分析、输出4个方面来讨论GIS的研究内容.1.2GIS的研究内容(1)输入.地理数据如何有效地输入到GIS中是一项琐碎、费时、代价昂贵的任务，大多数的地理数据是从低质地图输入GIS.常用的方法是数字化和扫描.数字化的主要问题是低效率和高代价；扫描输入则面临另一个问题，扫描得到的栅格数据如何变换成GIS数据库通常要求的点、线、面、拓扑关系属性等形式.就这一领域目前的研究进展而言，全自动的智能地图识别短期内没有实现的可能；因而，交互式的地图识别是矢量化方法的一种较为现实的途径.市场上已有多种交互式矢量化软件出售.目前GIS的输入正在越来越多地借助非地图形式，遥感就是其中的一种形式.遥感数据已经成为GIS的重要数据来源.与地图数据不同的是，遥感数据输入到GIS较为容易，但如果通过对遥感图象的解释来采集和编译地理信息则是一件较为困难的事情；因此，GIS中开始大量融入图象处理技术，许多成熟的GIS产品，如MAPGIS中都具有功能齐全的图象处理子系统.地理数据采集的另一项主要进展是GPS技术.GPS可以准确、快速地定位在地球表面的任何地点，因而，除了作为原始地理信息的来源外，GPS在飞行器跟踪、紧急事件处理、环境和资源监测、管理等方面有着很大的潜力.(2)存储.GIS中的数据分为栅格数据和矢量数据两大类，如何在计算机中有效存储和管理这两类数据是GIS的基本问题.在计算机高速发展的今天，尽管微机的硬盘容量已达到GB级，但计算机的存储器对灵活、高效地处理地图这类对象仍是不够的.GIS的数据存储却有其独特之处.大多数的GIS系统中采用了分层技术，即根据地图的某些特征，把它分成若干层，整张地图是所有层叠加的结果.在与用户的交换过程中只处理涉及到的层，而不是整幅地图，因而能够对用户的要求作出快速反应.地理数据存储是GIS中最低层和最基本的技术，它直接影响到其他高层功能的实现效率，从而影响整个GIS的性能.基于微机平台的MAPGIS能够快速、高效地处理多达上万幅的海量地图库，这不仅在国产GIS软件中处于领先地位，即使与国外同类产品相比仍是其中佼佼者，这与MAPGIS较好地解决了地理数据的存储问题密切相关.(3)地理数据的操作和分析.GIS中对数据的操作提供了对地理数据有效管理的手段.对图形数据(点、线、面)和属性数据的增加、删除、修改等基本操作大多可借鉴CAD和通用数据库中的成熟技术；有所不同的是GIS中图形数据与属性数据紧密结合在一起，形成对地物的描述，对其中一类数据的操作势必影响到与之相关的另一类数据，因而操作带来的数据一致性和操作效率问题是GIS数据操作的主要问题.地理数据的分析功能，即空间分析，是GIS得以广泛应用的重要原因之一.通过GIS提供的空间分析功能，用户可以从已知的地理数据中得出隐含的重要结论，这对于许多应用领域是至关重要的.GIS的空间分析分为两大类：矢量数据空间分析和栅格数据空间分析.矢量数据空间分析通常包括：空间数据查询和属性分析，多边形的重新分类、边界消除与合并，点线、点与多边形、线与多边形、多边形与多边形的叠加，缓冲区分析，网络分析，面运算，目标集统计分析.栅格数据空间分析功能通常包括：记录分析、叠加分析、滤波分析、扩展领域操作、区域操作、统计分析.(4)输出.将用户查询的结果或是数据分析的结果以合适的形式输出是GIS问题求解过程的最后一道工序.输出形式通常有两种：在计算机屏幕上显示或通过绘图仪输出.对于一些对输出精度要求较高的应用领域，高质量的输出功能对GIS是必不可少的.这方面的技术主要包括：数据校正、编辑、图形整饰、误差消除、坐标变换、出版印刷等.2地理信息系统的发展动态近年来地理信息系统技术发展迅速，其主要的原动力来自日益广泛的应用领域对地理信息系统不断提高的要求.另一方面，计算机科学的飞速发展为地理信息系统提供了先进的工具和手段，许多计算机领域的新技术，如面向对象技术、三维技术、图象处理和人工智能技术都可直接应用到地理信息系统中［3］.下面我们对当前地理信息系统研究中的几个热点研究领域作一介绍.2.1GIS中面向对象(objectoriented)技术研究面向对象方法为人们在计算机上直接描述物理世界提供了一条适合于人类思维模式的方法，面向对象的技术在GIS中的应用，即面向对象的GIS，已成为GIS的发展方向.这是因为空间信息较之传统数据库处理的一维信息更为复杂、琐碎，面向对象的方法为描述复杂的空间信息提供了一条直观、结构清晰、组织有序的方法，因而倍受重视［4］.图2展示了面向对象的GIS的一般结构.面向对象的GIS较之传统GIS有下列优点：(1)所有的地物以对象形式封装，而不是以复杂的关系形式存储，使系统组织结构良好、清晰；(2)以对象为基础，消除了分层的概念；(3)面向对象的分类结构和组装结构使GIS可以直接定义和处理复杂的地物类型；(4)根据面向对象late_binding(后编译）的思想，用户可以在现有抽象数据类型和空间操作箱上定义自己所需的数据类型和空间操作方法，增强系统的开发性和可扩充性；(5)基于icon的面向对象的用户界面，便于用户操作和使用.SmallworldGIS是目前面向对象GIS中最为典型的代表.一些传统的GIS也开始部分采用面向对象的技术，如ARC/INFO7.0,Intergraph的TIGRIS,SYSTEM9,FACET系统等.面向对象的GIS也存在一些尚待进一步研究的问题：(1)大对象的操作仍受硬件条件的限制；(2)对象的独立性与颗粒度问题；(3)矢量和栅格数据统一的、支持动态拓扑结构和复合对象表示的面向对象的数据结构问题.2.2时空系统(spatio_temporalsystem)传统的地理信息系统只考虑地物的空间特性，忽略了其时间特性.在许多应用领域中，如环境监测、地震救援、天气预报等，空间对象是随时间变化的，而这种动态变化的规律在求解过程中起着十分重要的作用.过去GIS忽略时态主要是受器件的限制，也有技术方面的原因.近年来，对GIS中时态特性的研究变得十分活跃，即所谓“时空系统”［5］.地物除了具有三维空间中的空间性质外，如何刻画时间维的变化也十分重要.通常把GIS的时间维分成处理时间维(transactiontimedimension)和有效时间维(validtimedimension).处理时间又称数据库时间或系统时间，它指在GIS中处理发生的时间.有效时间亦称事件时间或实际时间，它指在实际应用领域事件出现的时间.根据处理时间和有效时间的划分，可以把时空系统分为4类：静态时空系统(staticSTsystem)、历史时态系统(historicalSTsystem)、回溯时态系统(rollbackSTsystem)和双时态系统(bitemporalSTsystem).(1)静态时空系统.它既不支持处理时间，也不支持有效时间，系统只保留应用领域的一种状态，比如当前状态.(2)历史时态系统.它只支持有效时间，这种系统适用于事件实际发生的历史对问题求解十分重要的应用领域.(3)回溯时态系统.它只支持处理时间，这种系统适用于信息系统的历史对问题求解十分重要的应用领域.(4)双时态系统.它同时支持处理时间和有效时间.处理时间记录了信息系统的历史，有效时间记录了事件发生的历史.时空系统主要研究时空模型，时空数据的表示、存储、操作、查询和时空分析.目前比较流行的作法是在现有数据模型基础上扩充，如在关系模型的元组中加入时间，在对象模型中引入时间属性.在这种扩充的基础上如何解决从表示到分析的一系列问题仍有待进一步研究.2.3地理信息建模系统(geographicinformationmodellingsystem，简称GIMS)通用GIS的空间分析功能对于大多数的应用问题是远远不够的，因为这些领域都有自己独特的专用模型，目前通用的GIS大多通过提供进行二次开发的工具和环境来解决这一问题.如ARC/INFO提供的进行二次开发的宏语言AML.二次开发工具的一个主要问题是它对于普通用户而言过于困难.而GIS成功应用于专门领域的关键在于支持建立该领域特有的空间分析模型.GIS应当支持面向用户的空间分析模型的定义、生成和检验的环境，支持与用户交互式的基于GIS的分析、建模和决策.这种GIS系统又称为地理信息建模系统.GIMS是目前GIS研究的热点问题之一.目前实现通用GIS空间分析功能与各种领域专用模型的结合主要有两种途径.(1)松散耦合式.即除GIS外，借助其他软件环境实现专用模型，其与GIS之间采用数据通讯的方式联系.(2)嵌入式.即在GIS中借助GIS的通用功能来实现应用领域的专用分析模型.上述两种方式总体上对用户定义自己的专用模型的支持程度都是不够的.目前的GIS离支持实现数据集定义、模型定义、模型生成和模型检验的全过程仍有相当大的距离.GIMS的研究有几个值得注意的动向.(1)面向对象在GIS中的应用.面向对象技术用对象(实体属性和操作的封装)、对象类结构(分类和组装结构)、对象间的通讯来描述客观世界，为描述复杂的三维空间提供了一条结构化的途径.这种技术本身就为模型的定义和表示提供了有效的手段，因而在面向对象GIS基础上研究面向对象的模型定义、生成和检验，应当比在传统GIS上用传统方法要容易得多.(2)基于icon的用户建模界面.建模过程中的对象和空间分析操作均以icon形式展示给用户，用户亦可自定义icon.用户在对icon的定义、选择和操作中完成模型的定义和检验.这种方法较之AML这类宏语言要方便和直观得多.(3)GIS与其他的模型和知识库的结合.这是许多应用领域面临的一个非常实际的问题，即存在GIS之外的模型和知识库如何与GIS耦合成一个有机整体.2.4三维GIS的研究三维GIS是许多应用领域对GIS的基本要求.目前的GIS大多提供了一些较为简单的三维显示和操作功能，但这与真三维表示和分析还有很大差距.真正的三维GIS必须支持真三维的矢量和栅格数据模型及以此为基础的三维空间数据库，解决了三维空间操作和分析问题.主要研究的方向包括：(1)三维数据结构的研究，主要包括数据的有效存储、数据状态的表示和数据的可视化；(2)三维数据的生成和管理；(3)地理数据的三维显示，主要包括三维数据的操作，表面处理，栅格图象、全息图象显示，层次处理等.3结语地理信息系统近年发展迅速，其内涵和外延正在不断变化.最初的地理信息系统都是一些具体的应用系统，充其量只能称之为一门技术.现在已发展成一个独立的、充满活力的新兴学科，这已经为大家所公认.地球信息科学从理论上讲是解决地球信息问题，它的范围包括从卫星航空遥感或全球定位系统(GPS)接受信息，变换和校正后进入空间数据库：数据库中的地理信息可以方便地检索、查询，在此数据库和相关知识库的基础上能够定义和生成各种领域专用模型，如城市规划模型、灾害评价模型等；运用这些模型对地理数据进行有效分析，并把分析结果或是决策咨询建议以直观、清晰的形式输出.这一范围包括了计算机科学、地图学、航测、遥感等多种学科的交叉.总之，由于地理信息在人类生活和国民经济中的重要作用，地理信息系统在未来的几十年中将保持高速发展的势头，成为高科技领域的核心技术.参考文献1CoppockJT,RhindDW.ThehistoryofGIS,geographicinformationsystem.London:LongmanInc,1991.21～392MaguireDJ.AnoverviewanddefinitionofGIS,geographicinformationsystem.London:LongmanInc,1991.9～193EgenhoferMJ,HerringJR.Advancesinspatialdatabases.In:Proceedingsof4thIntSymposiumonSSD''''95.［s.l.］:SpringerInc,1995.4张家庆，张军.九十年代GIS软件系统设计的思考.测绘学报，1994,23(2):127～1345WachowiczM,HealeyRC.TowardtemporalityinGIS,innovationinGIS.London:Taylor&FrancisLtd,1994.105～115
0引言
网络拓扑分析是电力系统网络分析应用软件的基础,它的任务就是对网络中开关状态的变化进行处理,形成新的网络结线,得到拓扑数据,供电力系统应用程序使用。拓扑分析的效果直接影响着应用程序的使用效果。早期的网络拓扑分析是利用堆栈技术进行搜索[1]。为了加快拓扑的速度,出现了以下几种利用数据结构加上特定的算法来实现拓扑的改进方法:1)追踪网络拓扑变化[2]。其拓扑处理方法是保存前一次网络拓扑分析的母线结构,通过对比前后开关状态的变化,局部修改母线编号。这种方法虽比较费时,但拓扑分析效率有所提高。2)分电压等级拓扑法。该拓扑分析方法只搜索断开开关所在的厂站电压等级,大大减小了搜索的空间,提高了网络拓扑分析的效率[3]。3)面向对象(OO)的电力网络拓扑。实现拓扑跟踪OO模型的启发式拓扑分析方法,利用OO技术可扩展拓扑算法的适用范围[4,5]。4)基本分析单元的有色Petri法。将整个电网拓扑分析问题分解为若干基本分析单元,采用基本分析单元的有色Petri网模型,只重新计算受开关状态变化影响的分析单元,减小了搜索的空间,可提高拓扑分析的效率[6]。随着电力系统自动化的深化,地理信息系统(以下简称为GIS)在电网中的应用越来越广泛,如何在GIS基础上构建电力网络拓扑,已成为在GIS基础上构建电力系统的高级应用软件需解决的首要问题。为了充分利用GIS的信息资源,有效地利用GIS系统提供的网络拓扑数据,本文提出了一种实用的基于GIS的电网网络拓扑分析算法。
1GIS中的网络拓扑功能[7]
地理信息系统以地理空间数据库为基础,对空间相关数据进行管理、操作、分析、模拟和显示,提供了空间和动态的地理信息。对于容纳海量数据的地理空间数据库而言,拓扑分析是其核心技术。
1.1GIS中拓扑的基本功能
根据拓扑学原理,图形元素可以大致分为点、线、面三种基本形式,空间实体的拓扑特征就体现为这三种基本元素的拓扑关系。所以,对空间的拓扑分析,就是对点、线、面三种基本元素相互之间的关系进行分析处理后提取的拓扑特征。基于结点-弧段-多边形的拓扑分析,是建立在点集拓扑的理论基础之上的。它描述了空间实体之间的连接性和邻接性,此即为拓扑空间关系所要描述的内容。在GIS中,基础的拓扑表述方法已经集成为通用函数,供开发使用。其中连通性分析功能便是一种带有自动拓扑功能的函数,它根据定义的拓扑规则,自动进行图形的拓扑分析,得到拓扑数据。
1.2拓扑空间数据模型空间数据模型的基本类型起源于“Spaghetti模型”,如图1所示。GIS中的拓扑生成意味着给Spaghetti文件增加拓扑结构。图2为增加了拓扑结构的拓扑模型示意图。GIS拓扑空间数据定义为空间特征数据和属性数据。空间特征数据记录的是空间实体的位置(X,Y),拓扑关系和几何特征,是将GIS和其他各种数据库管理系统区分开的标志,其拓扑关系是通过拓扑模型自动创建的;属性特征数据,需要按照其级别来分类以便进行属性的概括和显示,通常用关系表的形式组织。图2中线(或弧)由结点定义,是有方向的;点、线、面之间的拓扑关系用若干拓扑属性表来描述。按照分类,GIS用一些表明实体类别的整数来代替实体原始属性的级别值,这些整数就是GIS赋给实体的标识号(OID),这些OID号具有很好的完备性,与实体一一对应,是各个实体之间关联的桥梁。查找时,直接在拓扑属性表中查找OID即可,比Spaghetti模型在整个图中查找效率高。
2GIS拓扑分析的应用局限
现有的GIS拓扑分析主要用于电力系统故障点查询、停电范围的查找、着色显示等简单分析功能,而不适用于电力系统网络分析的潮流计算、无功优化、智能操作票专家系统等高级应用。网络分析中所用到的拓扑描述方式与GIS对拓扑关系的描述方式并不完全相同。主要有以下几点区别:1)在GIS系统中,其拓扑分析是基于空间连通性,分析的是将实体经过抽象之后的点、线、面之间的空间关系。而电网分析应用程序所用的数据是以描述电网模型为主,即主要描述电网结构和逻辑关系。2)GIS中的拓扑描述并不区分节点类型,对杆塔与线路端点等一般节点在拓扑分析的时候并不加以区分,而杆塔节点在网络分析中是不需要的。3)GIS中的母线是用线实体来表示,而在网络分析中所需的拓扑数据却是节点号。因此,GIS构建的拓扑数据不能够直接应用于网络分析应用程序,应该通过一定的方法将以GIS方式描述的拓扑数据进行转换。除了能够提供地理空间分布信息数据外,还可以给出网络分析用的元件参数,包括节点号、支路数据、节点数据等等,并对母线、连接线等零阻抗元件做正确的拓扑处理。
3基于GIS的电力网络拓扑分析
电力网络拓扑一般分为两个基本步骤[1～3]:第一步是厂站的结线分析,也称母线分析;第二步是系统网络分析,分析整个系统的母线由支路连接成多少个子系统,也称为电气岛分析。本文在GIS平台上,按照网络分析要求,定义了各元件的属性表结构,对母线、开关和节点编号做了有效的处理,并依照拓扑的基本步骤和GIS的连通,形成了一种实用的基于GIS的电力网络拓扑算法。
3.1拓扑实现的环境由于GIS系统具有庞大的空间数据库系统,直接在上面进行拓扑分析必然会影响计算速度,而且,数据库中有很多数据是电网网络分析软件不需要的,如前面提到的杆塔等。因此,本文在GIS上只加载与网络分析所需数据相关的图层,在此基础上实现拓扑分析。利用GIS自身强大的功能,该平台具有和外界接口的能力,与实际系统对接可以得到实时数据;与其他作图软件如AutoCAD等对接可以直接得到电网图形及数据;与其他数据库对接可以直接通过数据库引擎技术将获取所需的数据。
3.2元件属性表结构GIS提供的实体属性表中,含有地理空间信息及OID号。为满足电力网络分析软件对其提供数据的要求,重新定义了电网中各网络元件的属性表。在原有的属性表基础上加入了网络分析所需要的数据,如带电状态、型号等。各属性表结构如表1所示。由给出的结构定义可以得到各元件的网络参数,供网络分析软件使用。其中,带电状态可以用来进行着色显示;型号用来获取具体的参数,如在线路属性表中,得到线路的型号和长度,结合标准线路参数,就得到了线路的阻抗值。为了程序能自动给出元件的网络参数,定义了标准线路参数表和标准变压器表,专门存放各种型号对应的参数。开关元件的关联线路字段、负荷及电容器等元件的关联节点字段都是用来存放元件拓扑关系数据的,线路、变压器等都是支路,拓扑存放在“支路-节点关联表”之中,其形成在节点编号处理中给出。
3.3母线的处理母线是节点的集合,按照电力系统的习惯将母线定义为线状零阻抗实体,其上节点号码均相同,包括连接线等线状零阻抗实体都按照这种方式定义。对于由网络开关造成的母线模型影响,采用了一种非常简便实用的方法[3]。开关断开后,母线分裂,分裂出一个或者多个母线,则新增母线编号排在初始母线最大编号之后;开关操作未造成母线模型的变化,或者开关闭合后,删除一个或多个母线,母线合并,采用初始母线编号。这种处理方法,实现简单,计算量小,效率高,适合用于开关操作频繁的情况。
3.4开关的处理拓扑的主要任务是处理网络中开关状态变化所引起的接线变化,因此,开关在拓扑中的处理方式至关重要。GIS系统中,开关是图2中的中间点,通过GIS拓扑中点与线的关系,分别与所连接的线路相关联。当开关状态发生变化时,对母线模型影响的拓扑处理过程如图3所示。由开关变化的状态来确定对母线模型的影响后,再按照上文对母线的处理方法更新受影响母线模型;然后,由与线路的关联情况,通过GIS连通性分析可以迅速形成网络结线。这个功能还可用于实现带电模拟操作、查询停电范围等功能。
3.5节点编号按照GIS系统的连通性所得到的拓扑编号,即实体的标识号-OID号,具有很好的数据完备性,而且不需要人工输入网络原始编号信息。同时,连通性分析是对平台上的整个网络进行分析,和拓扑分析的第二个基本步骤有相同的作用,因此,获得的OID号已经具有子系统的信息。应用程序只需要将OID号从图库中读出,按照自己的要求对OID号重新编号即可。本文对编号的处理只需要简单地将OID号变成从一开始的连续编号,无须进行复杂的编号工作。编号的简要程序流程如图4所示。其中所有OID号由GIS原始连通性自动给出;用GIS的邻接关系判断函数将线路和节点关联,形成的关联表为初始关联表;用SQL语句将关联表中节点号更新得到编号后的关联表。当开关状态发生变化,需要进行拓扑处理的时候,直接利用此表,拓扑速度将大大提高。超级秘书网
3.6算法的整体流程算法的整体流程简图如图5所示。其中网络拓扑初始分析包括初始厂站分析、初始母线分析;自动节点编号,形成节点-支路关联表;进行初始连通性分析,得到了电气岛号。此处可以与实际的系统接口,也可以用于模拟操作。当开关状态发生变化的时候,按照对母线的处理办法,来确定对母线模型的影响。首先对开关状态进行判断,决定是否影响母线模型,对受影响的母线进行处理,然后根据支路-节点关联表,进行连通性分析,相当于电气岛分析。分析的结果按照带电与否进行着色,显示于GIS系统之中,使拓扑的结果一目了然。整个过程均在开发的电网图形平台上进行,拓扑过程中,充分利用了GIS的连通性分析功能,使得整个过程简单易行。
1.系统功能和特点地质信息管理系统不仅具备传统数据库的数据管理、查询统计、分析和存储等功能，而且具有为地质三维建模和分析输出数据格式，实现了数据一次性输入，多次应用，大大提高日常工作效率。开发过程考虑了地质人员的工作性质实现了离线和在线两种工作模式进行入库和管理，实现了数据库的分布式访问，其中离线操作方式方便野外地质人员在没有网络的情况下对工程现场调查和勘探数据及时入库，可以正常使用数据库查询、统计和成果输出等基本功能，有效的对地质信息数据进行管理；在线模式下管理员通过用户管理和角色管理赋予相应的工程和数据库操作权限来操作，有效的保证了数据的正确性和完整性，满足前方现场新采集数据向后方服务器数据库的更新。
2.系统模块基本操作地质信息管理系统由数据库、录入、成果输出、系统、程序等5个模块组成，每个模块内包含数量不等的图标命令，具体功能设计上既服从实际地质工作流程、也打破了专业分工的制约。数据库：包括连接、在线/离线两个图标命令，前者定义登录方式，即在线登录中心数据库还是离线登录本机数据库；后者定义数据传递方式，即在线上传到服务器端、还是离线从其他离线数据库导入。录入：包括工程、工程阶段、和工程部位三个图标，分别用于创建新的工程、选择工程阶段、和创建新的工程部位，构成数据管理器的目录和骨架。成果输出：该系统可以输出常用图件及表格，钻孔柱状图、节理统计图、钻孔平硐坑井统计表格等。系统：包括参数定义、角色管理、用户管理三个图标，其中的参数定义是对每个工程的相关术语进行统一定义与管理，比如，同一地层的名称必须唯一，由授权用户定义，无权限的用户只能选择定义的结果。角色管理包括创建新角色、选择现有角色编辑和删除角色，根据流程创建或选择一个角色并授权其应具备的权限；用户管理包括创建新用户、选择一个用户进行编辑、删除、锁定或者解锁用户以及修改当前用户密码，在编辑一个用户时，可以分配其角色并赋予相应工程的操作权限，一个用户也可以拥有多个不同的“角色”。程序：窗口管理和退出系统，前者通过进行界面右侧浏览器的显示/隐藏设置，顾名思义，后者是退出数据库系统。其中系统模块所包括的角色管理和用户管理是对不同用户数据库操作权限进行管理，该系统在在线工作模式下可以实现角色管理和用户管理两项权限管理功能，对不同用户的操作权限进行控制。
3.角色管理根据实际工程需要由系统管理员创建角色，也可以对已经存在的角色进行编辑或删除等操作，不同角色具有不同数据库操作权限，管理员通过配置这个权限，控制其访问功能菜单的行为。角色管理采用流程式操作，用户根据需要可以勾选任意一个选项，但允许用户（管理员）进行的操作方式存在差别。在对话框中可以对已有的角色名称和描述进行修改，还可以在表单管理界面对访问权限进行设置。目前该信息管理系统包含基本信息、钻孔数据、平硐数据、地质点数据、测试数据物探数据、地应力、文件管理和系统设置共九个表单文件，鉴于数据库涉及到多个专业方向，如物探、地质、测试等，具有角色管理权限的用户可以通过对用户设置专业需要的表单并赋予相应的只读、读写和拒绝访问的权限实现不同专业的不同用户的数据库操作权限。用户管理系统管理员可以在用户管理中创建一个新用户、选择一个用户编辑、删除和锁定/解锁用户以及修改当前用户密码等操作。在用户管理中选择一个用户赋予相应的角色，给予该用户可操作的工程。此外，用户还有一定的工程访问权限，管理员可以通过配置用户的工程控制其访问工程的行为。当用户需要在线使用中心数据库，需要对用户设置一定的权限，程序通过添加和编辑角色等功能实现。
二、结论
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